Kuidas leida kiirendust ja milline kiirendus aitab määrata

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Kiirendus on tuttav sõna. Pole insener, seda kohtab kõige sagedamini uudisteartiklites ja -numbrites. Arengu, koostöö ja muude ühiskondlike protsesside kiirendamine. Selle sõna algne tähendus on seotud füüsikaliste nähtustega. Kuidas leida liikuva kere kiirendus ehk kiirendus kui auto võimsuse näitaja? Kas sellel võib olla muid tähendusi?

Mis juhtub 0 ja 100 vahel (termini definitsioon)

Auto võimsuse indikaatoriks loetakse selle nullist sadadeni kiirendamise aega. Aga mis juhtub vahepeal? Mõelge meie Lada Vestale väidetava 11 sekundiga.

Üks kiirenduse leidmise valemitest on kirjutatud järgmiselt:

a=(V₂ – V₁) / t

Meie puhul:

a – kiirendus, m/s∙s

V1 – algkiirus, m/s;

V2 – lõppkiirus, m/s;

t – aeg.

Toome andmed SI süsteemi, nimelt km/h arvutame ümber m/s:

100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.

Nüüd leiate Kalina kiirenduse:

a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s

Mida need numbrid tähendavad? Kiirendus 2,53 meetrit sekundis sekundis näitab, et iga sekundiga suureneb auto kiirus 2,53 m/s.

Kohast alustades (nullist):

• esimese sekundiga kiirendab auto kiiruseni 2,53 m/s;
• teise jaoks - kuni 5,06 m/s;
• kolmanda sekundi lõpuks on kiirus 7,59 m/s jne.

Seega võime kokku võtta: kiirendus on punkti kiiruse suurenemine ajaühiku kohta.

Newtoni teine seadus, see on lihtne

Seega arvutatakse kiirenduse väärtus. On aeg küsida, kust see kiirendus tuleb, mis on selle esmane allikas. On ainult üks vastus - jõud. See on jõud, millega rattad suruvad autot edasi, põhjustab selle kiirendamise. Ja kuidas leida kiirendust, kui selle jõu suurus on teada? Nende kahe suuruse ja materiaalse punkti massi vahelise seose tegi kindlaks Isaac Newton (seda ei juhtunud päeval, mil õun talle pähe kukkus, siis avastas ta teise füüsikaseaduse).

Ja see seadus on kirjutatud nii:

F=m ∙ a, kus

F – jõud, N;

m – mass, kg;

a – kiirendus, m/s∙s.

Venemaa autotööstuse tootele viidates saab välja arvutada jõu, millega rattad autot edasi lükkavad.

F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N

või 4010/9,8=409 kg∙s

Kas see tähendab, et kui te gaasipedaali ei vabasta, võtab auto kiirust kuni helikiiruse saavutamiseni? Muidugi mitte. Juba siis, kui see saavutab kiiruse 70 km/h (19,44 m/s), ulatub õhutakistus 2000 N.

Kuidas leida kiirendust ajal, mil Lada sellisel kiirusel "lendab"?

a=F / m=(F_rattad – F_resist.) / m=(4010–2000) / 1585=1, 27 m/s∙s

Nagu näete, võimaldab valem leida nii kiirenduse, teades jõudu, millega mootorid mehhanismile mõjuvad (muud jõud: tuul, veevool, kaal jne), kui ka vastupidi.

Miks on vaja teada kiirendust

Esiteks selleks, et arvutada mis tahes materiaalse keha kiirus huvipakkuval ajahetkel ja ka selle asukoht.

Oletame, et meie "Lada Vesta" kiirendab Kuul, kus selle puudumise tõttu puudub eesmine õhutakistus, siis on selle kiirendus mingil etapil stabiilne. Sel juhul määrame auto kiiruse 5 sekundit peale starti.

V=V₀ + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s

või 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h

V₀ – punkti algkiirus.

Ja kui kaugel on algusest meie kuuauto praegu? Selleks on kõige lihtsam kasutada koordinaatide määramiseks universaalset valemit:

x=x₀ + V₀t + (at²) / 2

x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 5²) / 2=31,63 m

x₀ – algustähtpunkti koordinaat.

See on täpselt see distants, mille jooksul Vesta jõuab stardijoonelt lahkuda 5 sekundi pärast.

Aga tegelikult selleks, et leida punkti kiirust ja kiirendust antud ajahetkel, on tegelikkuses vaja arvestada ja arvutada palju muid tegureid. Muidugi, kui Lada Vesta Kuule tabab, ei juhtu seda niipea, lisaks uue sissepritsemootori võimsusele mõjutab selle kiirendust mitte ainult õhutakistus.

Mootori erinevatel kiirustel annab see erineva pingutuse, see ei võta arvesse sisselülitatud käigu arvu, rataste haardetegurit teega, selle tee kallet, tuule kiirus ja palju muud.

Milliseid kiirendusi veel on?

Jõud võib teha enamat kui lihts alt panna keha sirgjooneliselt edasi liikuma. Näiteks Maa gravitatsioonijõud paneb Kuu pidev alt oma lennutrajektoori kõverama nii, et see tiirleb alati meie ümber. Kas Kuule mõjub sel juhul jõud? Jah, see on sama jõud, mille avastas Newton õuna abil – tõmbejõud.

Ja kiirendust, mis see meie looduslikule satelliidile annab, nimetatakse tsentripetaalseks. Kuidas leida Kuu kiirendust selle orbiidil?

a_ц=V² / R=4π²R / T 2 ^kus

a_c – tsentripetaalne kiirendus, m/s∙s;

V on Kuu kiirus tema orbiidil, m/s;

R – orbiidi raadius, m;

T – Kuu ümber Maa tiirlemise periood, s.

a_c=4 π² 384 399 000 / 2360591²=0, 0017 m23 /s∙s